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Tempo di riduzione decimale (valore D)

1920
Impostazione della sterilizzazione termica con colture microbiche e monitoraggio della temperatura in microbiologia applicata.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Il valore D è il tempo necessario a una temperatura specifica per uccidere 90% (o una riduzione di un log) di una popolazione di microrganismi target. Si tratta di un parametro critico nella sterilizzazione termica, che quantifica la resistenza di un microbo al calore. Ad esempio, se una popolazione di spore [latex]10^6[/latex] ha un valore D di 2 minuti, occorrono 2 minuti per ridurla a [latex]10^5[/latex].

Il valore D, o tempo di riduzione decimale, è una pietra angolare della scienza dei processi termici, fornendo una misura precisa della resistenza al calore di un organismo. È specifico per un particolare microrganismo in un insieme definito di condizioni (temperatura, pH, attività dell'acqua, ecc.). Il valore è derivato da un microbico La curva di sopravvivenza è un grafico che rappresenta il logaritmo del numero di organismi sopravvissuti in funzione del tempo di esposizione a temperatura costante. Per una reazione del primo ordine, questo grafico produce una linea retta e il valore D è il reciproco negativo della pendenza. Matematicamente, rappresenta il tempo necessario per una riduzione del 90% della popolazione microbica. Ad esempio, un valore D di 1,5 minuti a 121 °C (D₁₂₁) per le spore di Clostridium botulinum significa che per ogni 1,5 minuti di esposizione a quella temperatura, la popolazione di queste spore diminuirà di un fattore dieci. Per ottenere una riduzione di 12 log (uno standard per gli alimenti in scatola a bassa acidità, noto come il concetto '12D'), il tempo di lavorazione richiesto sarebbe [latex]12 times D[/latex], ovvero [latex]12 times 1,5 = 18[/latex] minuti. Ciò garantisce una probabilità estremamente elevata che non rimangano spore vitali di C. botulinum. Il valore D è fondamentale per progettare processi di sterilizzazione sufficientemente efficaci da garantire la sicurezza ma non così aggressivi da degradare la qualità del prodotto, che si tratti di un alimento, un prodotto farmaceutico o un altro. dispositivo medico. Diversi microrganismi hanno valori D molto diversi; i batteri vegetativi sono in genere molto meno resistenti (valore D inferiore) rispetto alle endospore batteriche.

Il concetto di quantificazione della resistenza termica è emerso da lavori pionieristici all'inizio del XX secolo, in particolare nell'industria conserviera. Scienziati come W.D. Bigelow e C. Olin Ball cercarono di superare i semplici metodi per tentativi ed errori nella conservazione degli alimenti. Condussero studi sistematici per determinare le combinazioni di tempo e temperatura necessarie a distruggere i microrganismi responsabili del deterioramento e patogeni, in particolare il Clostridium botulinum. Questa ricerca portò allo sviluppo della curva del "tempo di morte termica" (TDT) e alla formalizzazione del valore D e del relativo valore Z (che descrive la dipendenza del valore D dalla temperatura). Questo approccio quantitativo ha trasformato la lavorazione degli alimenti da un'arte a una scienza, consentendo la produzione sicura e su larga scala di alimenti in scatola e ponendo le basi per la moderna validazione della sterilizzazione in molteplici settori. Ha fornito un linguaggio universale per descrivere la resistenza microbica e la letalità del processo.

UNESCO Nomenclature: 2401
- Microbiologia

Tipo

Metrica quantitativa

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • equazione di Arrhenius che descrive la dipendenza dalla temperatura delle velocità di reazione
  • cinetica di reazione del primo ordine
  • studi di bigelow ed esty sulla morte termica dei batteri

Applicazioni

  • progettazione e validazione di cicli di pastorizzazione e sterilizzazione nell'industria alimentare
  • calcolo dei tempi di sterilizzazione per dispositivi medici
  • studi di microbiologia ambientale
  • produzione farmaceutica controllo di processo

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • un database centralizzato e ad accesso aperto di valori d per vari microrganismi in un'ampia gamma di condizioni ambientali
  • Metodi di screening basati su Crispr per identificare rapidamente i geni responsabili dell'elevata resistenza termica (elevato valore d) nei batteri
  • dispositivi portatili in grado di calcolare il valore d di un campione microbico locale in loco per la progettazione di cicli di sterilizzazione personalizzati
  • ai-powered software that predicts d-values based on a microorganism’s genomic sequence
  • materiali di imballaggio alimentare dotati di sensori che cambiano colore in base alla letalità accumulata, indicando un processo basato sul valore d sufficiente
  • modellazione del valore d per nuove tecnologie di sterilizzazione come il plasma o l'elaborazione ad alta pressione
  • software di simulazione didattica per studenti per progettare e testare cicli di sterilizzazione virtuali utilizzando parametri di valore d e valore z
  • utilizzando i dati del valore d per ottimizzare le terapie con batteriofagi, selezionando fagi con maggiore stabilità termica
  • development of synthetic, non-biological indicator molecules with precisely tunable and predictable d-values for convalida del processo
  • integrazione dei calcoli del valore d negli elettrodomestici intelligenti per pastorizzare o sterilizzare gli alimenti con precisione
Correlato a: valore d, tempo di riduzione decimale, sterilizzazione termica, microbiologia, riduzione del log, resistenza al calore, lavorazione degli alimenti, clostridium botulinum, cinetica, validazione.

Contesto storico

Tempo di riduzione decimale (valore D)

1834-01-01
1880
1902
1920
1928
1930
1940
1800-05-02
1880
1900
1910
1921
1930
1930
1940

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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